長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法

長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法1.前言在沿海大型疏浚工程中，有時(shí)因取土區(qū)較遠(yuǎn)，施工海域自然條件差，水上敷設(shè)浮管容易折斷、漂失，這時(shí)就要考慮敷設(shè)長(zhǎng)排距沉管。在上海南匯東灘促淤圈圍（四期）工程一標(biāo)、廈門(mén)市環(huán)東海域?yàn)I海旅游道路（鳳林－后田段）工程、丙洲海域綜合整治工程（試驗(yàn)區(qū)）二期H標(biāo)段、上海臨港新城蘆潮港西側(cè)灘涂圈圍二期工程四標(biāo)段中我們采用了長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法，解決了絞吸船在開(kāi)敞海域施工時(shí)水上管線維護(hù)難的問(wèn)題，同時(shí)減少了浮管的使用，節(jié)省了成本，提高了船舶的時(shí)間利用率，有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。2.工法特點(diǎn)2.1沉管主要采用6根鋼管配1根膠管的組合形式，減少了膠管的數(shù)量，節(jié)約了成本。2.2鋼管用量多，管間的接頭減少，縮短了沉管的組裝時(shí)間。2.3超長(zhǎng)排距沉管不能一次敷設(shè)到位，要分幾次完成，對(duì)敷設(shè)時(shí)間的選擇、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度、作業(yè)人員的默契程度都有較高的要求。3.適用范圍本工法適用于沿海岸邊灘地較緩的超長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)施工。4.工藝原理根據(jù)沿海岸邊灘地較緩的特點(diǎn)，采用6根鋼管配1根膠管的組合形式將長(zhǎng)排距沉管分成幾節(jié)進(jìn)行組裝，然后分成幾次進(jìn)行敷設(shè)，每?jī)晒?jié)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接，最終連成一個(gè)整體。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程施工工藝流程見(jiàn)圖5.1。訂購(gòu)、組裝沉管訂購(gòu)、組裝沉管測(cè)量定位分節(jié)敷設(shè)分節(jié)接頭拼接測(cè)量沉管坐標(biāo)上報(bào)監(jiān)理及海事部門(mén)確定敷設(shè)方案測(cè)量擬敷設(shè)區(qū)域地形施工準(zhǔn)備圖5.1施工工藝流程圖圖5.1施工工藝流程圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1測(cè)量擬敷設(shè)區(qū)域地形利用GPS配備測(cè)深儀以擬敷設(shè)路線為中心線，左右各擴(kuò)展250m對(duì)該區(qū)域地貌進(jìn)行帶狀測(cè)量。5.2.2確定敷設(shè)方案1.沉管組裝模式的確定考慮到受風(fēng)浪、潮流等影響，長(zhǎng)距離沉管不可能敷設(shè)成直線，會(huì)有局部微曲現(xiàn)象，因此必須保證沉管組裝中除了大部分鋼管外，還要有一部分軟管，使沉管整體既有鋼度又有柔性；另外在各個(gè)部位接頭位置還要加大軟管的用量，確保接頭在施工過(guò)程中保持完好，不發(fā)生較大變形?？紤]到沉管敷設(shè)區(qū)域地勢(shì)平緩，可適當(dāng)增加鋼管數(shù)量，主要采用“6＋①”（以下表述中數(shù)字代表鋼管，○內(nèi)含數(shù)字代表膠管）的組裝模式。各部位沉管組裝的具體模式：“6＋①”：為沉管主要組裝模式；“6＋①+2+①”：為沉管與浮管接頭處組裝模式；“6＋①+3＋①＋1+①”：為每個(gè)沉管兩次沉放接頭組裝模式；“6＋①+3+①”：為沉管與岸管接頭處組裝模式。2.時(shí)間選擇：敷設(shè)作業(yè)宜在一個(gè)大潮汛內(nèi)完成，每次敷設(shè)1.5km左右為宜。盡量選擇在每天的高潮位較大值在白天，風(fēng)力4～5級(jí)，浪高0.5～1.5m之間，無(wú)雨少霧的時(shí)間段進(jìn)行敷設(shè)。3.設(shè)備選擇：沉管進(jìn)水口需要1艘錨艇起吊，隨時(shí)控制進(jìn)水速度；兩條沉管對(duì)接時(shí)需要兩艘錨艇配合進(jìn)行。在沉管過(guò)程中需幾艘拖輪對(duì)管線扶正，防止管線在沉放過(guò)程中被潮流、風(fēng)浪沖離計(jì)劃沉管線路。另需1艘交通艇裝載測(cè)量人員隨時(shí)用GPS監(jiān)控，1艘交通船作為指揮船。因此設(shè)備選擇至少要包括：錨艇3艘、拖輪3艘、交通艇2艘、GPS3臺(tái)、測(cè)深儀1臺(tái)以及通訊、錨、浮標(biāo)、等設(shè)備。4.沉管下沉方式：沉管下沉方式有絞吸船吹水下沉和自然下沉兩種。因絞吸船吹水下沉適用于短距離沉管，因此采用自然下沉方式。在下沉?xí)r重點(diǎn)控制好進(jìn)水速度，以避免沉管下沉過(guò)程中出現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，扭斷管線。5.2.3訂購(gòu)、組裝沉管1.沉管長(zhǎng)度的確定：受風(fēng)浪、潮汐等影響，長(zhǎng)距離沉管不可能敷設(shè)成直線，必須預(yù)留一定長(zhǎng)度。2.制定購(gòu)置計(jì)劃。3.管線工、船員進(jìn)場(chǎng)，采購(gòu)螺栓、橡膠墊、扳手等管線組裝附件、工具。4.確定管線組裝場(chǎng)地：組裝場(chǎng)地要求開(kāi)闊，陸路交通方便，低潮時(shí)露灘可進(jìn)行組裝作業(yè)，高潮時(shí)沉管可浮起，拖輪可進(jìn)行拖運(yùn)。5.2.4測(cè)量定位為確保沉管順直，在沉管敷設(shè)前必須做好測(cè)量定位工作?，F(xiàn)場(chǎng)可采用白色浮標(biāo)作為定位標(biāo)志，上面綁扎紅布，易于辨認(rèn)，每次敷設(shè)前至少安置3個(gè)浮標(biāo)。1.每次定位前，首先進(jìn)行漂距測(cè)試，根據(jù)當(dāng)天的漂距，改正放樣坐標(biāo)。2.根據(jù)改正過(guò)的坐標(biāo)放樣，安置浮標(biāo)。3.浮標(biāo)安置后復(fù)測(cè)坐標(biāo)，檢測(cè)是否在允許誤差范圍內(nèi)，如超出則調(diào)整重置。5.2.5分節(jié)敷設(shè)1.待潮水漲至船舶可通航時(shí)，測(cè)量組和部分船員上交通船定位放樣，安置浮標(biāo)。2.管線工上錨艇、船員上交通艇和拖輪、指揮人員上交通船，2艘拖輪一前一后拖帶管線，錨艇在中間護(hù)航。3.達(dá)到指定地點(diǎn)后，錨艇到前方管線進(jìn)水口與浮管接頭處拋錨定位。接頭兩側(cè)拋八字錨，管線前方拋一口錨。4.測(cè)量組分兩批，各帶一臺(tái)GPS上錨艇，沿管線復(fù)測(cè)坐標(biāo)，計(jì)算偏航距，配合拖輪矯正管線順直度。5.管線基本順直后，后方管線接頭用錨艇拋錨定位。拋錨方式同上，且用錨艇將接頭吊離水面，拆除封板待令。6.沉管下沉前，拖輪按管線長(zhǎng)度等分，守護(hù)在管線旁。7.管線進(jìn)水口下沉，控制進(jìn)水速度，直至管線全部下沉完畢。在沉放過(guò)程中，拖輪根據(jù)測(cè)量船指揮隨時(shí)推拉管線，確保管線在沉放區(qū)域。8.管線沉放好后，起吊兩端出水面，裝好封板再進(jìn)入水中，以防淤泥進(jìn)入管中，沉下節(jié)管線時(shí)起吊不易。5.2.6分節(jié)接頭拼接1.第二節(jié)沉管敷設(shè)時(shí)，拖輪先將沉管拖至第一節(jié)沉管接頭處。2.一艘錨艇先起吊第一節(jié)沉管接頭，另一艘將拖至的第二節(jié)沉管接頭起吊，裝上浮筒作為對(duì)接平臺(tái)并拆去封板，進(jìn)行兩節(jié)沉管的對(duì)接。3.第三艘錨艇先起出第一節(jié)沉管的錨，帶至第二節(jié)沉管的第二個(gè)接頭，待測(cè)量船確定好第二節(jié)沉管在沉放區(qū)時(shí)拋下去固定。4.然后拆去封板，將接頭吊離水面在此守候沉放。兩節(jié)沉管對(duì)接好后留一條錨艇繼續(xù)擰緊連接螺栓，并抽走浮筒。5.抽一條錨艇至第一節(jié)沉管進(jìn)水口，將管口起吊出水面，打開(kāi)封板。待管線接頭接好，等指揮船指令放入水中讓沉管進(jìn)水，沉放第二節(jié)沉管。6.管線沉完重復(fù)第一節(jié)沉管沉完后的步驟。7.最后一節(jié)沉管沉放時(shí)用錨艇使岸管接頭端盡量順岸，待沉完后退潮露灘時(shí)人工拆掉多余管線，處理與岸管對(duì)接。5.2.7上報(bào)監(jiān)理及海事部門(mén)敷設(shè)全部完畢后，測(cè)量沉管坐標(biāo)，上報(bào)海事部門(mén)及業(yè)主項(xiàng)目部，防止過(guò)往船只對(duì)管線的損害。5.2.8注意事項(xiàng)1.封板：每節(jié)沉管在組裝場(chǎng)地準(zhǔn)備候潮拖往沉放區(qū)前，將兩頭用封板封死，避免進(jìn)水影響沉管拖航過(guò)程中的浮力，及導(dǎo)致管線沉放時(shí)產(chǎn)生“駝峰”現(xiàn)象。2.鋼絲繩：每節(jié)沉管兩端都先系好備妥的ф24mm、長(zhǎng)30m的鋼纜，以備起吊接頭。3.沉管對(duì)接：因風(fēng)浪影響接頭螺栓孔對(duì)接上下左右晃動(dòng)很大。沉管兩接頭墊浮筒時(shí)應(yīng)保證兩對(duì)接鋼管水平，用兩條錨艇上的絞關(guān)帶好固定。該過(guò)程一般會(huì)持續(xù)1～2小時(shí)，當(dāng)然也可能半小時(shí)內(nèi)即接好，也可能超過(guò)4小時(shí)。在此過(guò)程中應(yīng)特別注意人員落水及夾傷事故的發(fā)生，應(yīng)選派有豐富經(jīng)驗(yàn)的管線工進(jìn)行。5.3勞動(dòng)力組織（見(jiàn)表5.3）表5.3勞動(dòng)力組織情況表序號(hào)單項(xiàng)工程所需人數(shù)備注1管線工30組裝沉管、拼接接分節(jié)接頭頭2施工員3指揮現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)作作業(yè)，配合合測(cè)量員測(cè)測(cè)量定位3測(cè)量員3負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量量定位4船員306．材料與設(shè)備本工法采用的主要機(jī)具、設(shè)備詳見(jiàn)表6.表6機(jī)具設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備型號(hào)單位數(shù)量用途備注1RTK南方套2管線定位、水下下地形測(cè)量量2測(cè)深儀SDH-13DD臺(tái)1測(cè)量水深3錨艇25T艘3輔助敷設(shè)4拖輪500HP艘3輔助敷設(shè)5交通船60HP艘2輔助敷設(shè)7．質(zhì)量控制7.1質(zhì)量保證措施7.1.1制定敷設(shè)方案要全方位考慮，避免遺漏細(xì)節(jié)問(wèn)題。7.1.2對(duì)敷設(shè)采用的材料要嚴(yán)格按程序檢驗(yàn)。7.1.3管線的測(cè)量、定位、復(fù)測(cè)工作要及時(shí)、準(zhǔn)確。8．安全措施8.1遵守國(guó)家發(fā)布的《安全生產(chǎn)法》，遵守建設(shè)部、中華全總、勞動(dòng)人事部聯(lián)合發(fā)布的《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》。8.2堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主”的方針。加強(qiáng)安全教育，堅(jiān)持上崗前的安全培訓(xùn)和安全技術(shù)交底工作，建立健全各項(xiàng)安全規(guī)章制度，加強(qiáng)安全崗位責(zé)任制。嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)。8.3建立水情預(yù)報(bào)系統(tǒng)，加強(qiáng)水文氣象預(yù)報(bào)。8.4必須嚴(yán)格執(zhí)行《水下施工作業(yè)安全管理規(guī)定》及相關(guān)規(guī)定，并隨時(shí)接受港監(jiān)部門(mén)的檢查指揮。8.5施工區(qū)域設(shè)置足夠的照明系統(tǒng)，晚上施工照明要充分，要有電工值班。8.6所有船員堅(jiān)持持證上崗，船只作業(yè)人員一律穿戴救身衣，以確保人身安全。船上燈光信號(hào)齊全，符合安全作業(yè)，航行要求。8.7為保證作業(yè)船舶所拋外八字錨不影響其它船只航行的安全，應(yīng)采取以下措施：8.7.1利用定位船上的壓纜裝置，可以在船弦處壓至水下4m，只要其它船只離定位船10米（此時(shí)纜繩已在水下超過(guò)10m深）航行，可以保證船舶航行安全；8.7.2設(shè)安全標(biāo)識(shí)，以提示其它船只：白天用10米竹桿掛小紅旗向外伸出7米指向拋錨處；夜間施工，則改小紅旗為紅環(huán)照明燈一盞。9．環(huán)保措施9.1遵守國(guó)家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章。9.2落實(shí)環(huán)保責(zé)任制，與責(zé)任人的經(jīng)濟(jì)利益掛鉤，形成責(zé)、權(quán)、利相結(jié)合的制約獎(jiǎng)懲機(jī)制。9.3按環(huán)保體系的要求來(lái)管理工地的工程材料、設(shè)備，并定期進(jìn)行檢查。9.4用于水下施工的船舶必須配備油水分離器。廢油、廢水、固體廢棄物要按規(guī)定回收。10．效益分析10.1解決了絞吸船在開(kāi)敞海域施工時(shí)風(fēng)大、浪高、流急及臺(tái)風(fēng)等惡劣工況下，水上管線容易拔斷、漂失的問(wèn)題。10.2減少了浮筒的使用，節(jié)約了成本，每米節(jié)約450元。在上海南匯東灘促淤圈圍（四期）一標(biāo)工程中敷設(shè)沉管5.5km，節(jié)約247.5萬(wàn)元；在廈門(mén)市環(huán)東海域?yàn)I海旅游道路（鳳林－后田段）工程、丙洲海域綜合整治工程（試驗(yàn)區(qū)）二期H標(biāo)段工程中敷設(shè)沉管4.7km，節(jié)約211.5萬(wàn)元；在上海臨港新城蘆潮港西側(cè)灘涂圈圍二期工程四標(biāo)段工程中敷設(shè)沉管4.5km，節(jié)約202.5萬(wàn)元。10.3提高了船舶的時(shí)間利用率，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。10.4有創(chuàng)造性，社會(huì)效益顯著。11．應(yīng)用實(shí)例11.1上海南匯東灘促淤圈圍（四期）一標(biāo)工程沉管敷設(shè)施工采用了長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法，取得了很好效果。11.1.1上海南匯東灘促淤圈圍（四期）一標(biāo)工程地處長(zhǎng)江口南岸大治河河口至石皮勒港河段，圈圍面積約16488畝，圈圍大堤為1級(jí)堤防。該工程的要求堤身供砂近300萬(wàn)m3，堤身取土區(qū)距離大堤約5～12km，堤身供砂排泥管線距離長(zhǎng)?？紤]到施工海域自然條件差，在風(fēng)大、浪高、流急及臺(tái)風(fēng)等惡劣工況下，水上敷設(shè)浮管容易折斷、漂失。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，岸邊灘地較緩利于敷設(shè)沉管，因此我們決定在堤身取土區(qū)至2a#排水口附近采用長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)技術(shù)敷設(shè)沉管5.5km，解決了水上管線維護(hù)難的問(wèn)題，同時(shí)減少了浮管的使用，節(jié)省了成本，提高了船舶的時(shí)間利用率。該工程于2003年9月28日開(kāi)工，2005年6月16日竣工。該工程被評(píng)為優(yōu)良工程。11.2廈門(mén)市環(huán)東海域?yàn)I海旅游道路（鳳林－后田段）工程、丙洲海域綜合整治工程（試驗(yàn)區(qū)）二期H標(biāo)段沉管敷設(shè)施工采用了長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法，取得了很好效果。11.2.1廈門(mén)市環(huán)東海域?yàn)I海旅游道路（鳳林－后田段）工程、丙洲海域綜合整治工程（試驗(yàn)區(qū)）二期H標(biāo)段位于同安灣西側(cè)，主要包括陸域形成（總面積為128.6公頃）、岸線整治、地基加固和排水工程四個(gè)項(xiàng)目。H合同段包括造地面積88.1萬(wàn)平方米，臨海圍堰2107米，路基圍堰3568米，吹填量699.71萬(wàn)平方米，軟基處理面積1193576平方米，以及其它構(gòu)造物工程等。在吹填施工中，采用長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法，取得了很好的效果。工程于2007年1月1日開(kāi)工，2007年10月25日完工，該工程被評(píng)為優(yōu)良工程11.3上海臨港新城蘆潮港西側(cè)灘涂圈圍二期工程四標(biāo)段沉管敷設(shè)施工采用了長(zhǎng)排距沉管敷設(shè)的施工工法，取得了很好效果。上上海臨港新新城蘆潮港港西側(cè)灘涂涂圈圍二期期工程四標(biāo)標(biāo)段位于長(zhǎng)長(zhǎng)江口與杭杭州灣交匯匯處南匯嘴嘴以西，東東起蘆潮港港車(chē)客渡碼碼頭，西至